지하 구조물 시공에서 지하수위는 단순한 현장 정보가 아니라 설계와 시공을 좌우하는 핵심 요인에 해당한다. 지하수위가 높게 형성된 지역에서는 부력, 수압, 침투수 같은 요인이 동시에 작용하며, 이를 적절하게 통제하지 못하면 구조물 안전성 저하나 방수 성능 실패로 이어질 수 있다.
특히 지하층을 포함한 대형 건축물, 공동구, 터널 등은 지하수위 변화에 더욱 민감하다. 이러한 이유로 설계 단계에서 지하수위에 따른 부력 검토와 장기 모니터링 자료 확보가 일반적으로 요구된다.
지하수위는 콘크리트 구조물의 안정성, 내구성, 유지관리 난이도에 직접적인 영향을 남긴다.
지하수위가 구조물 하부보다 높으면 구조물이 위쪽으로 떠오르려는 힘이 발생한다. 이는 바닥 슬래브나 기초의 설계 하중보다 큰 영향을 만들 수 있고, 부등침하나 구조물 전체의 부상 위험까지 야기한다.
강우나 계절적 요인으로 지하수위가 급격히 상승하면 벽체에 급증한 수압이 작용한다. 이로 인해 기존 균열이 확대되거나 신규 균열이 발생할 수 있으며, 방수층 손상 시 침투수 문제가 가속화된다.
지하수가 콘크리트 내부로 침투하면 철근 부식 속도가 빨라지고, 장기적으로는 구조물 내구성을 크게 떨어뜨린다. 특히 초기 방수 공정이 부실하거나 지하수위 관리가 적절히 이루어지지 않은 경우 이러한 문제는 더욱 심각해진다.
노후 구조물이나 지속적인 침하가 확인된 구조물의 경우 지하수위 변동이 주요 원인일 때가 많다. 보수 공사를 진행할 때 지하수위를 낮추지 않고 시공하면 접착력 저하, 방수층 시공 난이도 증가, 주입재 비경화 같은 문제가 반복될 수 있다.
이 때문에 지하 구조물 보수·보강 시에는 지하수위 저하 공법을 먼저 적용한 후 필요한 공정을 이어가는 것이 일반적이다.
지하수위가 구조물 설치 깊이보다 높으면 작업 환경 자체가 불리해진다. 이를 해결하기 위한 대표적인 방법은 다음과 같다.
콘크리트 타설 전 충분한 배수가 이루어져야 안정적인 지반 상태가 만들어진다.
Pump를 이용한 강제 배수
Well point 방식 적용
Deep well 공법 적용
현장 주변에서 지속적으로 유입되는 지하수를 차단하기 위해 차수벽을 설치한다.
슬러리 월이나 강널말뚝은 지하수압을 효과적으로 줄여 시공 품질을 안정화한다.
지반의 투수계수를 낮추고 강도를 높이기 위해 다음과 같은 공법을 활용할 수 있다.
LW 공법
SGP 주입
SSP 심층혼합처리
이러한 방법은 구조물 시공 안정성과 장기 내구성을 동시에 확보하는 데 큰 도움이 된다.
폭우나 계절적 요인으로 지하수위가 단기간에 상승하는 경우도 많다. 이런 상황에서는 빠른 대응이 중요하다.
천막 설치나 표면 보호 작업을 통해 빗물이 직접 지반으로 스며들지 않도록 한다.
현장 외부에서 흘러 들어오는 우수를 우회시키고, 구조물 외부에 배수층을 형성해 지하수위를 억제한다. LW 충진공법은 배수 성능을 크게 향상시키는 방식으로 많이 활용된다.
빗물이 지하로 스며드는 것을 원천적으로 차단하기 위해 시공 전 버림콘크리트를 타설하는 것도 매우 효과적이다.
도심 지역은 매설물, 인접 구조물, 교통 인프라 등이 혼재돼 있어 지하수 관리가 더욱 까다롭다.
이런 현장은 다음과 같은 절차가 필요하다.
사전 지하수 관리 계획서 작성
긴급 배수 체계 마련
지층 특성을 파악하기 위한 수평 시료채취
균열, 변위, 토압 변화 등을 지속적으로 확인
또한 구조물 안전 확보를 위해 계측 장비를 설치해 실시간을 모니터링하는 것이 필수적이다.
지하수위는 수시로 변동되는 만큼 계측 시스템을 기반으로 위험을 사전에 차단해야 한다.
지하수위계
지중변위계
지중경사계
균열계
변형률계
이 장비들은 구조물의 움직임과 지반의 거동을 지속적으로 기록해 이상 징후를 빠르게 파악할 수 있게 한다.
일반적으로 다음과 같이 구분해 대응한다.
1차 관리치: 계획치의 70%
2차 관리치: 계획치의 90%
3차 관리치: 계획치 도달 시 즉각 조치
이 기준을 넘어서면 공사를 중단하거나 보강 공법을 적용하는 등 대응 절차를 즉시 시행해야 한다.
실제 피해가 확인된 경우에는 무리한 복구 작업보다 현황 파악이 우선된다.
작업 즉시 중지
추가 계측기 설치
누수 차단
토압 경감
구조 보강
상황이 안정된 후 근본 원인을 분석해 재발 방지 대책을 세워야 한다.
지하수위 문제는 설계, 시공, 유지관리 전 과정에서 고려해야 한다.
지질조사
계절별 지하수위 분석
최고 지하수위 기준 설계
적절한 배수 시스템 구축
방수 공정 강화
콘크리트 품질 철저 관리
정기 점검
누수·균열 확인
필요 시 보수·보강
장마철·태풍 시즌 집중 점검
이러한 전략을 통합하면 지하 구조물의 장기 안전성과 내구성을 안정적으로 확보할 수 있다.
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